JP5301254B2 - Optical gas detector - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical gas detector for obtaining a stable sensor output regardless of a characteristic of a light emitting diode, reliably implementing a desired gas detection, and obtaining the high productivity. <P>SOLUTION: The optical gas detector includes: a gas detecting element for presenting or changing a color by an action of a to-be-detected gas; a to-be-inspected gas supplying mechanism for bringing the gas detecting element into contact with the to-be-inspected gas; the light emitting diode for irradiating the gas detecting element bringing the to-be-inspected gas in contact with light; a light diode driving power supply circuit for driving the light emitting diode; an optical detector for detecting a reflection light from the gas detecting element; and a light quantity stabilizing control means for controlling the light emitting diode so as to maintain a constant light emission quantity. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、検知対象ガスの濃度をガス検知素子の呈色反応を利用して光学的に検出する光学式ガス検知器に関する。   The present invention relates to an optical gas detector that optically detects the concentration of a detection target gas using a color reaction of a gas detection element.

検知対象ガスの濃度を、ガス検知素子の呈色反応を利用して光学的に検出する光学式ガス検知器は、極めて低濃度から高濃度まで広い濃度範囲の検出に対応することができ、しかも、ガス選択性に優れているなどの理由から、例えば、毒性ガスや半導体材料ガスについての安全管理などに好適に利用されている。   The optical gas detector that optically detects the concentration of the gas to be detected using the color reaction of the gas detection element can handle detection in a wide concentration range from extremely low to high concentrations. For example, it is suitably used for safety management of toxic gases and semiconductor material gases because of its excellent gas selectivity.

このような光学式ガス検知器は、ガス検知素子に光を照射する発光ダイオードと、ガス検知素子よりの反射光を検知する例えばフォトダイオードよりなる光検知器（受光素子）とにより構成された光学濃度検知機構を具えており、例えば、被検ガス導入前後での反射光強度の変化の程度（変化率）が検出されることにより、被検ガス中の検知対象ガスの濃度が検量線データに基づいて検出される。
ガス検知素子（ガス検知材）としては、例えば、反応試薬がセルロースなどの多孔性の担体に含浸されてなるテープ状のもの（検知テープ）や、反応性物質が例えば適宜の担体に担持された試薬が、ガス透過部を有するディスク状の容器内に収容されて構成されたタブレット型のもの（検知タブ）が知られている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。 Such an optical gas detector is an optical device composed of a light emitting diode that irradiates light to the gas detecting element, and a light detector (light receiving element) made of, for example, a photodiode that detects reflected light from the gas detecting element. Concentration detection mechanism is provided. For example, by detecting the degree of change (rate of change) in reflected light intensity before and after the introduction of the test gas, the concentration of the detection target gas in the test gas is converted into the calibration curve data. Detected on the basis.
As the gas detection element (gas detection material), for example, a tape-shaped element (detection tape) in which a reaction reagent is impregnated in a porous carrier such as cellulose, or a reactive substance is supported on an appropriate carrier, for example. A tablet type (detection tab) is known in which a reagent is accommodated in a disk-shaped container having a gas permeable portion (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開２０００−１１１５４１号公報JP 2000-111541 A 特開２００５−１６４５７５号公報JP 2005-164575 A

而して、このような光学式ガス検知器においては、光源とされている発光ダイオードは、その特性が一定でなく、個々の素子に輝度のバラツキがあるため、センサ出力の安定性に欠ける問題があり、例えば零点調整あるいはスパン点調整などの調整作業を個々の光学式ガス検知器毎に行うことが必要であった。   Thus, in such an optical gas detector, the characteristics of the light emitting diode used as the light source are not constant, and there is a variation in brightness among the individual elements. For example, adjustment work such as zero point adjustment or span point adjustment must be performed for each optical gas detector.

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、発光ダイオードの特性によらず安定したセンサ出力が得られ、所期のガス検知を高い信頼性をもって行うことができ、しかも、高い生産性を得ることができる光学式ガス検知器を提供することを目的とする。   The present invention has been made on the basis of the above circumstances, and can provide a stable sensor output regardless of the characteristics of the light-emitting diode, and can perform a desired gas detection with high reliability. An object of the present invention is to provide an optical gas detector capable of obtaining high productivity.

本発明の光学式ガス検知器は、検知対象ガスの作用により呈色反応によって呈色または変色するガス検知素子と、このガス検知素子に被検ガスを接触させる被検ガス供給機構と、被検ガスが接触されるガス検知素子に光を照射する発光ダイオードと、この発光ダイオードを駆動する発光ダイオード駆動用電源回路と、前記ガス検知素子に照射された前記発光ダイオードからの光の反射光を検知する光検知器とを具えてなり、
前記発光ダイオードを、その発光量が一定となるよう、前記光検知器によって検知される反射光に基づいて制御する光量安定化制御手段を有し、
前記発光ダイオード駆動用電源回路が、パルス幅変調回路と定電流回路とにより構成されており、
前記光量安定化制御手段は、光検知器の検出出力値が一定値となるよう発光ダイオード駆動用電源回路に帰還をかけて発光ダイオード駆動電流の大きさを制御するものであり、 検知対象ガスに接触していないガス検知素子に検知用光を照射して得られる光検知器の検出出力値が設定値と一致するか否かの判定処理が行われ、検出出力値が設定値と一致しない場合に発光ダイオード駆動電流がフィードバック制御されることにより、光量安定化制御が行われることを特徴とする。
An optical gas detector of the present invention includes a gas detection element that is colored or discolored by a color reaction due to the action of a detection target gas, a test gas supply mechanism that makes a test gas contact the gas detection element, a test target A light-emitting diode that irradiates light to a gas detection element that is in contact with gas, a light-emitting diode driving power supply circuit that drives the light-emitting diode, and a reflected light of the light emitted from the light-emitting diode that is irradiated to the gas detection element And a light detector that
A light amount stabilization control means for controlling the light emitting diode based on the reflected light detected by the photodetector so that the light emission amount is constant ;
The light emitting diode driving power supply circuit is composed of a pulse width modulation circuit and a constant current circuit,
The light quantity stabilization control means controls the magnitude of the LED driving current by feeding back to the LED driving power supply circuit so that the detection output value of the photodetector becomes a constant value. When the detection output value of the light detector obtained by irradiating the detection light to the non-contact gas detection element matches the set value, and the detection output value does not match the set value In addition, light quantity stabilization control is performed by feedback-controlling the light emitting diode drive current .

本発明の光学式ガス検知器によれば、発光ダイオードをその発光量が一定となるよう制御する光量安定化制御手段を有することにより、個々の、発光ダイオードによる輝度（発光量）のバラツキが自動的に補償されるので、基本的には、発光ダイオードの特性によらず安定したセンサ出力が得られ、所期のガス検知を高い信頼性をもって行うことができ、しかも、発光ダイオードの個々の特性に応じた調整、例えば零点調整作業が不要であるため、実際に使用する発光ダイオードの選択範囲が広がり、また、光検出側の回路は、発光ダイオードの特性によらずに同一のものとすることができ、高い生産性を得ることができる。
また、発光ダイオードの特性に経時変化が生じても、それが自動的に補償されるので、発光ダイオードの発光量についてのメンテナンスが不要となり、検知結果の信頼性が高いものとなる。 According to the optical gas detector of the present invention, by having the light quantity stabilization control means for controlling the light emitting diode so that the light emission amount becomes constant, variation in luminance (light emission amount) by each light emitting diode is automatically performed. Basically, a stable sensor output can be obtained regardless of the characteristics of the light-emitting diode, the expected gas detection can be performed with high reliability, and the individual characteristics of the light-emitting diode can be obtained. Therefore, the selection range of the light emitting diodes to be actually used is widened, and the circuit on the light detection side should be the same regardless of the characteristics of the light emitting diodes. And high productivity can be obtained.
In addition, even if the characteristics of the light emitting diode change with time, it is automatically compensated, so that the maintenance of the light emission amount of the light emitting diode is unnecessary, and the detection result is highly reliable.

図１は、本発明の光学式ガス検知器の一例における構成の概略を示すブロック図、図２は、本発明の光学式ガス検知器の一例におけるガス検知部の構成の概略を示す説明用断面図である。
この光学式ガス検知器は、検知対象ガスの作用により呈色または変色するガス検知素子２５に検知用光を照射する発光ダイオード２０およびガス検知素子２５からの反射光を検知する光検知器である例えばフォトダイオード２１を具えたガス検知部１０と、発光ダイオード２０を駆動する発光ダイオード駆動用電源回路３０と、フォトダイオード２１からの出力電流信号を電圧信号に変換して出力する電流電圧変換回路４０と、光学式ガス検知器の各構成部材の動作制御を行う中央処理装置（ＣＰＵ）５０とを具えている。 FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the configuration of an example of the optical gas detector of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory cross section showing an outline of the configuration of a gas detector in an example of the optical gas detector of the present invention. FIG.
This optical gas detector is a light-emitting diode 20 that emits detection light to the gas detection element 25 that is colored or discolored by the action of the detection target gas, and a light detector that detects reflected light from the gas detection element 25. For example, the gas detection unit 10 including the photodiode 21, the light emitting diode driving power supply circuit 30 that drives the light emitting diode 20, and the current-voltage conversion circuit 40 that converts the output current signal from the photodiode 21 into a voltage signal and outputs the voltage signal. And a central processing unit (CPU) 50 that controls the operation of each component of the optical gas detector.

発光ダイオード駆動用電源回路３０は、一定のパルス信号を出力するパルス発生器３１と、このパルス発生器３１からのパルス信号をパルス幅変調するパルス幅変調（ＰＷＭ；Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、以下、「ＰＷＭ」と略記する。）回路３２と、このＰＷＭ回路３２からの出力信号を入力して略一定の発光ダイオード駆動電流を供給する定電流回路３５とにより構成されている。   The light-emitting diode driving power supply circuit 30 includes a pulse generator 31 that outputs a constant pulse signal, and pulse width modulation (PWM) that modulates the pulse signal from the pulse generator 31 (hereinafter referred to as “PWM”). The circuit 32 and a constant current circuit 35 that inputs an output signal from the PWM circuit 32 and supplies a substantially constant light-emitting diode driving current.

定電流回路３５は、ＰＷＭ回路３２の出力が演算増幅器３６の非反転入力端子（＋）に接続されると共に演算増幅器３６の出力端子が抵抗３７を介してトランジスタ３８のゲートに接続されて構成されており、トランジスタ３８のコレクタに発光ダイオード２０が接続されている。   The constant current circuit 35 is configured such that the output of the PWM circuit 32 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 36 and the output terminal of the operational amplifier 36 is connected to the gate of the transistor 38 via the resistor 37. The light emitting diode 20 is connected to the collector of the transistor 38.

電流電圧変換回路４０は、フォトダイオード２１の出力が演算増幅器４１の反転入力端子（−）に接続されると共に演算増幅器４１の出力端子が抵抗４２を介して反転入力端子（−）に接続されて負帰還がかけられて構成されている。   In the current-voltage conversion circuit 40, the output of the photodiode 21 is connected to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 41 and the output terminal of the operational amplifier 41 is connected to the inverting input terminal (−) via the resistor 42. It is configured with negative feedback.

中央処理装置（ＣＰＵ）５０は、電流電圧変換回路４０およびＡ／Ｄ変換器５１によって信号処理がなされたフォトダイオード２１からの出力信号に基づいて、被検ガス導入前後での反射光強度の変化の程度（変化率）を検出し、被検ガス中の検知対象ガスの濃度を、図示しないデータ記録部に格納された当該検知対象ガスについての検量線データに基づいて検出する機能を有する。   The central processing unit (CPU) 50 changes the reflected light intensity before and after the introduction of the test gas, based on the output signal from the photodiode 21 subjected to signal processing by the current-voltage conversion circuit 40 and the A / D converter 51. And the concentration of the detection target gas in the detection gas is detected based on calibration curve data for the detection target gas stored in a data recording unit (not shown).

ガス検知部１０は、例えば、底面に開口するガス導入用開口１２Ａを有するガス導入流路１２が形成された測定ヘッド１１と、図示しない弾性部材によって測定ヘッド１１に弾接されるよう付勢された状態で設けられた、上面に開口するガス排出用開口１６Ａを有するガス排出流路１６が形成されたサンプリングヘッド１５と、測定ヘッド１１に設けられた、検知用光をガス導入用開口１２Ａに対して照射する発光ダイオード２０およびガス検知素子２５からの反射光を受光するフォトダイオード２１とを具えており、ガス排出流路１６には、ガス検知素子２５に被検ガスを接触させるガス供給機構を構成するガス吸引ポンプ１８が接続されている。   The gas detection unit 10 is urged to be elastically contacted with the measurement head 11 by, for example, a measurement head 11 having a gas introduction flow path 12 having a gas introduction opening 12A that is opened on the bottom surface, and an elastic member (not shown). The sampling head 15 provided with the gas discharge passage 16 having the gas discharge opening 16A opened on the upper surface and the detection light provided in the measurement head 11 are supplied to the gas introduction opening 12A. A gas supply mechanism that includes a light emitting diode 20 that irradiates the light and a photodiode 21 that receives reflected light from the gas detection element 25, and a gas supply mechanism that brings the gas detection element 25 into contact with the gas detection flow path 16. A gas suction pump 18 is connected.

ガス検知素子２５は、図３に示すように、一面側中央に貫通する開口２６Ｃを有する凹所２６Ａが形成された偏平な円板状の樹脂製の容器２６と、当該凹所２６Ａの開口が塞がれるよう容器２６の一面上に配置された、検知対象ガスが接触されたときに呈色しまたは光学濃度が変化する反応基材２７と、この反応基材２７の一面上に配置された、例えばポリエチレンテレフタレートよりなるガス透過膜２８と、容器２６の一面側に設けられた、中央に貫通する開口２９Ａが形成された樹脂製の枠部材２９とを備え、枠部材２９がその他面側に形成された爪部２９Ｂが容器２６の凹所２６Ａ内に形成された窓２６Ｂに係合されて容器２６と一体的に固定されて、全体がディスク状あるいは円板状とされている。そして、このガス検知素子２５においては、枠部材２９の開口２９Ａにより、ガス透過膜２８が露出された状態とされており、測定ヘッド１１におけるガス導入用開口１２Ａがガス透過膜２８によって塞がれるよう、測定ヘッド１１とサンプリングヘッド１５との間に配置され、これにより、反応部が構成されている。   As shown in FIG. 3, the gas detection element 25 includes a flat disk-shaped resin container 26 in which a recess 26 </ b> A having an opening 26 </ b> C penetrating in the center of one surface is formed, and an opening of the recess 26 </ b> A. The reaction base material 27 which is arranged on one surface of the container 26 so as to be blocked and changes color or changes its optical density when the detection target gas is brought into contact with the reaction base material 27 is disposed on one surface of the reaction base material 27. A gas permeable membrane 28 made of, for example, polyethylene terephthalate, and a resin frame member 29 provided on one surface side of the container 26 and having an opening 29A penetrating in the center. The frame member 29 is on the other surface side. The formed claw portion 29B is engaged with a window 26B formed in the recess 26A of the container 26 and is fixed integrally with the container 26, so that the whole is disc-shaped or disk-shaped. In the gas detection element 25, the gas permeable film 28 is exposed by the opening 29 </ b> A of the frame member 29, and the gas introduction opening 12 </ b> A in the measurement head 11 is blocked by the gas permeable film 28. Thus, it is arranged between the measuring head 11 and the sampling head 15, thereby constituting a reaction part.

反応基材２７は、例えばシリカゲルの微粒子を含侵させて構成したセルロースなどの担体に、特定の検知対象ガスに接触したときに呈色しまたは光学濃度が変化する反応試薬が保持されて構成されている。   The reaction base material 27 is configured, for example, by holding a reaction reagent that changes color or changes its optical density when it comes into contact with a specific gas to be detected on a carrier such as cellulose that is impregnated with silica fine particles. ing.

而して、この光学式ガス検知器における中央処理装置（ＣＰＵ）５０は、零点調整時において、フォトダイオード２１による検出出力値が常に一定の値になるようパルス発生器３１に帰還をかけ、発光ダイオード駆動電流を自動制御する光量安定化制御を行うＰＷＭ制御部５５を有しており、光量安定化制御により発光ダイオード２０がその発光量が一定となるよう制御される。   Thus, the central processing unit (CPU) 50 in this optical gas detector feeds back the pulse generator 31 so that the detection output value by the photodiode 21 is always a constant value at the time of zero point adjustment. A PWM control unit 55 that performs light amount stabilization control for automatically controlling the diode drive current is provided, and the light emitting diode 20 is controlled to be constant by the light amount stabilization control.

この光量安定化制御においては、所定の大きさの発光ダイオード駆動電流により発光ダイオード２０を駆動させて、例えば検知対象ガスに接触していないガス検知素子２５に検知用光を照射して当該ガス検知素子２５からの反射光をフォトダイオード２１によって検出し、これにより得られる出力電流信号を電流電圧変換回路４０およびＡ／Ｄ変換器５１による信号処理することにより検出出力値ＶOUT を得、ＰＷＭ制御部５５において、当該検出出力値ＶOUT 〔Ｖ〕が設定値Ｘ〔Ｖ〕と一致するか否かの判定処理が行われ、検出出力値ＶOUT 〔Ｖ〕が設定値Ｘ〔Ｖ〕と一致する場合には、零点が適正に設定されているものと判断され、これに対して、検出出力値ＶOUT 〔Ｖ〕が設定値Ｘ〔Ｖ〕と一致しない場合には、発光ダイオード駆動電流がフィードバック制御される。具体的には、ＶOUT 〔Ｖ〕が設定値Ｘ〔Ｖ〕より大きい場合には、発光ダイオード駆動電流を減少させるようパルス発生器３１が制御され、ＶOUT 〔Ｖ〕が設定値Ｘ〔Ｖ〕より大きい場合には、発光ダイオード駆動電流が増加させるようパルス発生器３１が制御される。ここに、設定値は、使用されるオペアンプやマイコンの電源電圧による入力電圧範囲に基づいて設定されており、例えば２．０〔Ｖ〕に設定されている。 In this light amount stabilization control, the light emitting diode 20 is driven by a light emitting diode driving current of a predetermined magnitude, and the gas detection element 25 that is not in contact with the detection target gas is irradiated with detection light, for example. The reflected light from the element 25 is detected by the photodiode 21, and the output current signal obtained thereby is processed by the current / voltage conversion circuit 40 and the A / D converter 51 to obtain the detected output value V OUT and PWM control. in section 55, whether or not determination processing the detected output value V OUT [V] is coincident with the set value X (V) is performed, the detection output value V OUT [V] is consistent with the setting value X (V) In this case, it is determined that the zero point is properly set. On the other hand, if the detected output value V OUT [V] does not match the set value X [V], the LED driving current is Feedback controlled. Specifically, when V OUT [V] is larger than the set value X [V], the pulse generator 31 is controlled to reduce the light emitting diode driving current, and V OUT [V] is set to the set value X [V]. ], The pulse generator 31 is controlled to increase the light emitting diode driving current. Here, the set value is set based on an input voltage range depending on a power supply voltage of an operational amplifier or a microcomputer to be used, and is set to 2.0 [V], for example.

そして、上記構成の光学式ガス検知器においては、例えば供給された被検ガス中に検知対象ガスが含有されている場合に、検知対象ガスが枠部材２９の開口２９Ａからガス透過膜２８を透過して反応基材２７に接触し、当該反応基材２７が呈色することなどによって光学的濃度が変化する。従って、被検ガス導入前後における光学的濃度の変化を求めることにより検知対象ガスの濃度を当該検知対象ガスについての検量線データに基づいて検出することができる。   In the optical gas detector having the above-described configuration, for example, when the detection target gas is contained in the supplied target gas, the detection target gas passes through the gas permeable film 28 from the opening 29A of the frame member 29. Then, the optical density changes by contacting the reaction base material 27 and coloring the reaction base material 27. Therefore, the concentration of the detection target gas can be detected based on the calibration curve data for the detection target gas by obtaining the change in the optical concentration before and after the introduction of the detection gas.

而して、上記構成の光学式ガス検知器によれば、基本的には、パルス幅変調回路３２と定電流回路３５とを具えてなる発光ダイオード駆動用電源回路３０によって発光ダイオード駆動電流の安定化が図られた状態において、さらに、フォトダイオード２１による検出出力値が常に一定の値になるようパルス発生器３１に帰還をかけ、発光ダイオード２０がその発光量が一定となるよう発光ダイオード駆動電流を自動制御するＰＷＭ制御部５５を有することにより、個々の、発光ダイオード２０による輝度（発光量）のバラツキが自動的に補償されるので、基本的には、発光ダイオード２０の特性によらず安定したセンサ出力が得られ、所期のガス検知を高い信頼性をもって行うことができ、しかも、発光ダイオード２０の個々の特性に応じた調整作業例えば零点調整作業が不要であるため、実際に使用する発光ダイオード２０の選択範囲が広がり、また、光検出側の回路は、発光ダイオード２０の特性によらずに同一のものとすることができ、高い生産性を得ることができる。 また、発光ダイオード２０の特性に経時変化が生じても、それが自動的に補償されるので、発光ダイオード２０の発光量についてのメンテナンスが不要となり、検知結果の信頼性が高いものとなる。   Thus, according to the optical gas detector having the above configuration, basically, the light emitting diode driving current is stabilized by the light emitting diode driving power supply circuit 30 including the pulse width modulation circuit 32 and the constant current circuit 35. Further, in the state of realizing, the pulse generator 31 is fed back so that the detection output value by the photodiode 21 is always a constant value, and the light emitting diode drive current is set so that the light emitting diode 20 has a constant light emission amount. By having the PWM control unit 55 that automatically controls the brightness variation of each individual light emitting diode 20 is automatically compensated, basically, it is stable regardless of the characteristics of the light emitting diode 20. Sensor output can be obtained, the desired gas detection can be performed with high reliability, and in addition to the individual characteristics of the light emitting diode 20 Since the adjustment work, for example, zero adjustment work is not required, the selection range of the light emitting diode 20 to be actually used is widened, and the circuit on the light detection side may be the same regardless of the characteristics of the light emitting diode 20. And high productivity can be obtained. In addition, even if the characteristics of the light emitting diode 20 change with time, it is automatically compensated, so that the maintenance of the light emission amount of the light emitting diode 20 is not required, and the detection result is highly reliable.

以下、本発明の効果を確認するために行った実験例を示す。
＜実験例１＞
図１に示す構成に従って、光量安定化制御が行われる発光ダイオード駆動用電源回路を構成し、検知対象ガスの接触による呈色のない検知タブ（白タブ）についてのセンサ出力と、所定濃度の検知対象ガスが接触した時の呈色の状態に相当する検知タブ（灰タブ）についてのセンサ出力との比で示されるセンサ感度比を測定する試験を、同一仕様を有する１０個の発光ダイオードの各々について、行ったところ、発光ダイオードによる光量の大きさに関わらず、安定したセンサ出力を得ることができ、個々の、発光ダイオードの輝度（発光量）のバラツキを補償することができることが確認された。 Hereinafter, experimental examples performed for confirming the effects of the present invention will be described.
<Experimental example 1>
In accordance with the configuration shown in FIG. 1, a light-emitting diode driving power supply circuit in which light quantity stabilization control is performed is configured, and the sensor output for a non-colored detection tab (white tab) due to contact with the detection target gas and detection of a predetermined concentration Each of the ten light emitting diodes having the same specification was tested for measuring a sensor sensitivity ratio indicated by a ratio with a sensor output of a detection tab (gray tab) corresponding to a state of coloration when the target gas comes into contact. As a result, it was confirmed that a stable sensor output can be obtained regardless of the amount of light emitted by the light emitting diode, and that variations in the luminance (light emission amount) of each light emitting diode can be compensated. .

＜比較実験例１＞
定電流回路よりなる発光ダイオード駆動用電源回路を用いて、実験例１と同様の試験を行ったところ、特に、低光量時におけるセンサ感度比の誤差が大きく（最大で約６％程度）、安定したセンサ出力を得ることができないことが確認された。 <Comparative Experimental Example 1>
Using a light-emitting diode driving power supply circuit composed of a constant current circuit, the same test as in Experimental Example 1 was performed. In particular, the sensor sensitivity ratio error was large (about 6% at the maximum) at low light levels and stable. It was confirmed that the sensor output could not be obtained.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、上記実施例は、本発明がガス検知素子として検知タブが用いられる光学式ガス検知器に適用されたものであるが、図４に示すようなガス検知素子として検知テープが用いられるものに適用されてもよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, A various change can be added.
For example, in the above embodiment, the present invention is applied to an optical gas detector in which a detection tab is used as a gas detection element, but the detection tape is used as a gas detection element as shown in FIG. May be applied.

図４に示す光学式ガス検知器におけるガス検知部は、テープ収容リール７１および巻き取りリール７２によって張架されたガス検知テープ７０と、底面に開口するガス導入用開口６１Ａが形成された測定ヘッド６０と、この測定ヘッド６０にガス検知テープ７０を介して弾接するよう適宜の弾性部材によって付勢された状態で、上面に形成されたガス排出用開口６６Ａが測定ヘッド６０のガス導入用開口６１Ａと対向するよう配置されたサンプリングヘッド６５と、測定ヘッド６０に設けられた、検知用光をガス導入用開口６１Ａを介してガス検知テープ７０に照射する発光ダイオード２０およびガス検知テープ７０からの反射光を受光するフォトダイオード２１とを具えており、サンプリングヘッド６５におけるガス排出流路６８には、ガス供給機構を構成するガス吸引ポンプ（図示せず）が接続されている。図４における符号６２はガス導入流路である。   The gas detection unit in the optical gas detector shown in FIG. 4 includes a measurement head in which a gas detection tape 70 stretched by a tape receiving reel 71 and a take-up reel 72 and a gas introduction opening 61A that opens on the bottom surface are formed. 60, and a gas discharge opening 66A formed on the upper surface of the measurement head 60 in a state of being biased by an appropriate elastic member so as to elastically contact the measurement head 60 via the gas detection tape 70. Are reflected from the light-emitting diode 20 and the gas detection tape 70, which are provided on the measurement head 60 and irradiate the gas detection tape 70 with the detection light through the gas introduction opening 61 </ b> A. A light-receiving photodiode 21, and a gas discharge passage 68 in the sampling head 65 has a gas discharge channel 68. Gas suction pump constituting a feed mechanism (not shown) is connected. Reference numeral 62 in FIG. 4 denotes a gas introduction channel.

ガス検知テープ７０は、検知対象ガスに接触すると呈色する反応試薬がセルロースなどの多孔性の担体に含浸されてなり、反応試薬としては、検知対象ガスの種類に応じた、従来より好適に用いられているものを例示することができる。   The gas detection tape 70 is formed by impregnating a porous carrier such as cellulose with a reaction reagent that develops color when it comes into contact with the detection target gas, and is preferably used as a reaction reagent according to the type of the detection target gas. Can be illustrated.

そして、このような光学式ガス検知器においては、供給された被検ガス中に検知対象ガスが含有されている場合に、被検ガスがガス検知テープ７０を通過する過程で、反応痕が形成され、所定のサンプリング時間が経過した時点における反応痕の光学的濃度を光濃度検知機構によって光学的に検出し、被検ガス導入前後における光学的濃度の変化を求めることにより検知対象ガスの濃度を検出することができる。   In such an optical gas detector, when the gas to be detected is contained in the supplied gas to be detected, reaction traces are formed in the process in which the gas to be detected passes through the gas detection tape 70. The optical density of the reaction trace when a predetermined sampling time has elapsed is optically detected by the optical density detection mechanism, and the concentration of the detection target gas is determined by determining the change in the optical density before and after the introduction of the test gas. Can be detected.

本発明の光学式ガス検知器の一例における構成の概略を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of a structure in an example of the optical gas detector of this invention. 本発明の光学式ガス検知器の一例におけるガス検知部の構成の概略を示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows the outline of a structure of the gas detection part in an example of the optical gas detector of this invention. 図２に示す光学式ガス検知器において用いられるガス検知素子の構成の概略を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the outline of a structure of the gas detection element used in the optical gas detector shown in FIG. 本発明の光学式ガス検知器の他の例におけるガス検知部の構成を示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows the structure of the gas detection part in the other example of the optical gas detector of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ ガス検知部
１１ 測定ヘッド
１２ ガス導入流路
１２Ａ ガス導入用開口
１５ サンプリングヘッド
１６ ガス排出流路
１６Ａ ガス排出用開口
１８ ガス吸引ポンプ
２０ 発光ダイオード
２１ フォトダイオード
２５ ガス検知素子
２６ 容器
２６Ａ 凹所
２６Ｂ 窓
２６Ｃ 開口
２７ 反応基材
２８ ガス透過膜
２９ 枠部材
２９Ａ 開口
２９Ｂ 爪部
３０ 発光ダイオード駆動用電源回路
３１ パルス発生器
３２ パルス幅変調回路（ＰＷＭ回路）
３５ 定電流回路
３６ 演算増幅器
３７ 抵抗
３８ トランジスタ
４０ 電流電圧変換回路
４１ 演算増幅器
４２ 抵抗
５０ 中央処理装置（ＣＰＵ）
５１ Ａ／Ｄ変換器
５５ ＰＷＭ制御部
６０ 測定ヘッド
６１Ａ ガス導入用開口
６２ ガス導入流路
６５ サンプリングヘッド
６６Ａ ガス排出用開口
６８ ガス排出流路
７０ ガス検知テープ
７１ テープ収容リール
７２ 巻き取りリール DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Gas detection part 11 Measurement head 12 Gas introduction flow path 12A Gas introduction opening 15 Sampling head 16 Gas discharge flow path 16A Gas discharge opening 18 Gas suction pump 20 Light emitting diode 21 Photo diode 25 Gas detection element 26 Container 26A Recess 26B Window 26C Opening 27 Reaction substrate 28 Gas permeable membrane 29 Frame member 29A Opening 29B Claw 30 Light emitting diode driving power supply circuit 31 Pulse generator 32 Pulse width modulation circuit (PWM circuit)
35 Constant Current Circuit 36 Operational Amplifier 37 Resistance 38 Transistor 40 Current-Voltage Conversion Circuit 41 Operational Amplifier 42 Resistance 50 Central Processing Unit (CPU)
51 A / D Converter 55 PWM Control Unit 60 Measuring Head 61A Gas Inlet Opening 62 Gas Introducing Channel 65 Sampling Head 66A Gas Exhausting Opening 68 Gas Exhausting Channel 70 Gas Detection Tape 71 Tape Retaining Reel 72 Take-up Reel

Claims (1)

検知対象ガスの作用により呈色反応によって呈色または変色するガス検知素子と、このガス検知素子に被検ガスを接触させる被検ガス供給機構と、被検ガスが接触されるガス検知素子に光を照射する発光ダイオードと、この発光ダイオードを駆動する発光ダイオード駆動用電源回路と、前記ガス検知素子に照射された前記発光ダイオードからの光の反射光を検知する光検知器とを具えてなり、
前記発光ダイオードを、その発光量が一定となるよう、前記光検知器によって検知される反射光に基づいて制御する光量安定化制御手段を有し、
前記発光ダイオード駆動用電源回路が、パルス幅変調回路と定電流回路とにより構成されており、
前記光量安定化制御手段は、光検知器の検出出力値が一定値となるよう発光ダイオード駆動用電源回路に帰還をかけて発光ダイオード駆動電流の大きさを制御するものであり、 検知対象ガスに接触していないガス検知素子に検知用光を照射して得られる光検知器の検出出力値が設定値と一致するか否かの判定処理が行われ、検出出力値が設定値と一致しない場合に発光ダイオード駆動電流がフィードバック制御されることにより、光量安定化制御が行われることを特徴とする光学式ガス検知器。 A gas detection element that is colored or discolored by a color reaction due to the action of the detection target gas, a test gas supply mechanism that brings the test gas into contact with the gas detection element, and a light to the gas detection element that is in contact with the test gas A light-emitting diode that irradiates the light-emitting diode, a light-emitting diode driving power supply circuit that drives the light-emitting diode, and a photodetector that detects reflected light of the light emitted from the light-emitting diode irradiated to the gas detection element,
A light amount stabilization control means for controlling the light emitting diode based on the reflected light detected by the photodetector so that the light emission amount is constant ;
The light emitting diode driving power supply circuit is composed of a pulse width modulation circuit and a constant current circuit,
The light quantity stabilization control means controls the magnitude of the LED driving current by feeding back to the LED driving power supply circuit so that the detection output value of the photodetector becomes a constant value. When the detection output value of the light detector obtained by irradiating the detection light to the non-contact gas detection element matches the set value, and the detection output value does not match the set value The optical gas detector is characterized in that light quantity stabilization control is performed by feedback control of the light emitting diode drive current .
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